练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    （2013?宿迁一模）如图，板长为l、间距为d的平行金属板水平放置，两板间所加电压大小为U，在极板的右侧相距为a处有与板垂直的足够大光屏PQ，一带正电的粒子以初速度v0从两板正中间平行两板射入，从两板间射出时速度的偏转角为37°，不计粒子受到的重力．（cos37°=0.8，sin37°=0.6）

    （1）求粒子的比荷q/m；
    （2）若在两板右侧MN和光屏PQ间加如图所示的磁场，要使粒子不打在光屏上，求磁感应强度B大小的取值范围；
    （3）若在两板右侧MN和光屏PQ间加垂直纸面向外、大小为E0的匀强电场，设初速度方向所在直线与光屏交点为O点，取O点为坐标原点，水平向右为x正方向，垂直纸面向外为z轴的正方向，建立如图所示的坐标系，求粒子打在光屏上的坐标（x，y，z）．
    分析：（1）粒子在电场中做类平抛运动，y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动，x轴方向做匀速直线运动，根据运动的合成与分解处理可得粒子的比荷；
    （2）求出粒子刚好打在屏上即轨迹与屏刚好相切时的磁感应强度B，要使粒子不打在屏上，则可以求出B的取值范围；
    （3）分三个方向求解粒子的运动，x、y轴方向匀速直线运动，z轴方向初速度为0的匀加速直线运动，根据运动等时性求解即可．
    解答：解：（1）由题意知，粒子在电场中偏转时做类平抛运动，设粒子从两版间射出时，速度的水平分量为vx，竖直分量为vy则由题意有：
    vx=v0
    vy=at=
    qU
    md
    ×
    l
    v0
    =
    qUl
    mdv0

    又因为粒子从电场射出时速度的偏转角为37° 则有：tan370=
    vy
    v0
    =
    qUl
    md
    v
    2
    0

    解之得：
    q
    m
    =
    3d
    v
    2
    0
    4Ul

    （2）由题意得，粒子进入磁场的速度vcos37°=v0得v=
    5
    4
    v0
    设粒子刚好打在光屏时，磁感应强度为B，

    如图，由几何知识有：Rsin37°+R=a 得：R=
    a
    1+sin37°

    粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力有：Bqv=
    mv2
    R

      得：B=
    mv
    qR
    =
    1
    q
    m
    ×
    5
    4
    v0
    a
    1+sin37°
    =
    8Ul
    3dv0a

    所以，要使粒子不打在光屏上，应有磁感应强度大于
    8Ul
    3dv0a

    （3）由题知：
    微粒只要打在屏上，x坐标就为0 
    微粒在y轴方向先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，根据几何关系可得：
    y=(
    l
    2
    +a)tan37°    =
    3l+6a
    8

    微粒在z轴方向在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动，根据位移时间关系有：
    z=
    1
    2
    ×
    qE0
    m
    ×t2        
    根据运动的等时性有在z轴方向运动时间t=
    a
    v0

    代入得：z=
    3E0da2
    8Ul
    （1分）
    则坐标为：（0，
    3l+6a
    8
    ，
    3E0da2
    8Ul
    ）
    答：（1）粒子的比荷
    q
    m
    =
    3d
    v
    2
    0
    4Ul
    ；
    （2）若在两板右侧MN和光屏PQ间加如图所示的磁场，要使粒子不打在光屏上，磁感应强度大于
    8Ul
    3dv0a
    ；
    （3）若在两板右侧MN和光屏PQ间加垂直纸面向外、大小为E0的匀强电场，设初速度方向所在直线与光屏交点为O点，取O点为坐标原点，水平向右为x正方向，垂直纸面向外为z轴的正方向，建立如图所示的坐标系，粒子打在光屏上的坐标：（0，
    3l+6a
    8
    ，
    3E0da2
    8Ul
    ）．
    点评：会用运动的合成与分解的方法处理类平抛运动，在磁场中粒子做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．熟练作出粒子运动轨迹，根据临界条件判断粒子的运动取值范围．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?宿迁一模）下列四幅图的有关说法中正确的是  （　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?宿迁一模）某学习小组为了验证动能定理，他们在实验室组装了如图的装置外，还备有下列器材：打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙．他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小桶时，滑块处于静止状态．要完成该实验，则：
    （1）还缺少的实验器材
    刻度尺
    刻度尺
    ．
    （2）实验时为保证滑块受到的合力与沙和小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是
    沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
    沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
    ，实验时为保证细线拉力为木块的合外力，首先要做的步骤是
    平衡摩擦力
    平衡摩擦力
    ．
    （3）在（2）的基础上，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距为L和打下这两点时的速度大小v1与v2（v1＜v2），当地的重力加速度为g．写出实验要验证的动能定理表达式
    mgL=
    1
    2
    M
    v
    2
    2
    -
    1
    2
    M
    v
    2
    1
    mgL=
    1
    2
    M
    v
    2
    2
    -
    1
    2
    M
    v
    2
    1
    （用题中的字母表示）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?宿迁一模）如图所示，以下判断正确的是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?宿迁一模）如图，A、B、C三点在同一直线上，AB=BC，在A处固定一电荷量为Q的点电荷．当在B处放一电荷量为+q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去B处电荷，在C处放电荷量为-2q的点电荷，其所受电场力为（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?宿迁一模）在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
    （1）为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究．某同学想到了多用电表内部某一档含有直流电源，他应选用多用电表的
    欧姆
    欧姆
    挡（选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”）对灵敏电流表进行测试．由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动．
    （2）该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔
    短暂
    短暂
    （选填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱．若灵敏电流表的指针向左摆动如图，说明电流由电流表的
    负
    负
    （选填“正”或“负”）接线柱流入灵敏电流表的．
    （3）实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案